Медицинская информатика

Основы медицинской
информатики.
Телемедицина
Лекция №1
Понятие “информация”. Виды
информации
Слово информация происходит от
латинского слова informatio, которое
означает объяснения, изложения и на
сегодняшнее время трактуется как
новые сведения об окружающем
мире (состояние окружающих
объектов) в виде образов, символов,
формул, описания и других
абстрактных характеристик.
Класификация информации
Виды информации
Алфавитно-цифровая
Визуально-графическая
за цветовой гаммой
серошкальная
за динамикой изображения
Статическая
динамическая
цветовая
Звуковая
Комбинированная
Информатика как наука
Информатика изучает все аспекты
собирания, сохранения, обработки и
передачи информации с использованием
компьютерной техники.
 Медицинская информатика - это наука,
которая изучает процессы получения,
сохранения, обработки и передачи
информации средствами компьютерной
техники с целью усовершенствования
лечебно-диагностической, организационной
и научной деятельности врача.

Кибернетика как наука


Кибернетика - это наука об управлении предусматривает постановку задачи, сбор
информации, ее переработку, принятия решения
и оценку результатов управления
Медицинская кибернетика охватывает
процессы управления в медицине и
здравоохранении. Возникшая на стыке всех
медицинских дисциплин, исследует все виды
медицинской інформации, связи между ними и
формирует системный подход в осмыслении
строения и функций организма человека,
лечебных влияний, управления в системе
здравоохранения.
Представление информации
в компьютере




Компьютер обрабатывает информацию,
представленную только в числовой форме.
Для кодирования информации используется
двойковая система исчисления, - включает
две цифры “0” и “1”
Отдельному символу отвечает определенная
последовательность нулей и единиц
Применения двойковой системы исчисления
упрощает строение устройств для
запоминания, считывания и передача
информации
Единицы информации в
компьютере
Единицей информации есть 1 бит, - один
двійковий разряд, который может иметь
значения “1” или “0”.
 8 бит составляют 1 байт (команда).
 1 кБайт = 210 =1024 байты
 1 мегабайт (Мбайт) = 1024 кБайти
 1 гигабайт = 1024 Мбайты

Архитектура персонального
компьютера





90 % ПК, которые используются в мире
есть IBM (International Business
Machines Corporation) PC совместными
и состоят из:
системного блока;
монитора;
клавиатуры;
манипулятора “мышь”.
Основные блоки IBM PC
системный блок
“мышь”
монитор
клавиатура
Строение системного блока ПК
Системный блок состоит из:
 Корпусf с блоком питания.
 Материнской платы.
 Плат расширения (видео, звуковая, и др.).
 Жесткого диска (винчестер, HDD).
 Дисководов: гибких дисков, компактдисков (СD-ROM, DVD-ROM).
Роз’єми для плат
розширення (РСІ)
Роз’єми для зовнішніх пристроїв
Материнская плата
(клавіатура, миша, принтер і т.п.)
Процесорний
роз’єм
Роз’єм для
відеокарти (AGP)
Системний
контролер
Роз’єми для
підключення
дискових
накопичувачів
Роз’єми для модулів
оперативної пам’яті
Микропроцессор


Это электронная микросхема, которая выполняет
программный код, который находится в
оперативной памяти - в определенной
последовательности выбирает из нее инструкции и
выполняет их. При этом осуществляется пересылка,
обработка и анализ данных, а также организация
разветвлений и переходов в вычислительном
процессе. В компьютерах ІВМ РС используются
микропроцессоры фирмы Intel.
ПК чаще всего содержат один центральный
процессор (СР  Central Processing Unit). Рабочие
станции и серверы могут содержать несколько
идентичных процессоров.
Характеристики микропроцессора




Модель/архитектура – определяющий параметр.
Современными мікропороцесорами есть Pentium 4
фирмы Intel и Athlon XP фирмы AMD.
Быстродействие (тактовая частота) - скорость
выполнения элементарных операций за 1с.
Измеряется в Гц и сейчас составляет от 1 до 3ГГц.
Разрядность – длина слова команды в битах.
Современные процессоры 32-разрядные.
Объем кеша - памяти, размещенной
непосредственно в микросхеме МП. Может иметь
несколько уровней.
Контролеры
Это электронная схема, которая управляет одним
или несколькими внешними устройствами.
Основные контролеры в ПК:
 Системный (чипсет) – соединяет процессор с
другими устройствами ПК. Есть элементом
системной шины.
 Памяти, портов ввода-вывода, дисковых
накопителей, клавиатуры, мыши –
обязательные в любому ПК.
 Звуковой, видео-, сетевой – могут быть
присутствуют на интегрированных
материнских платах.
Оперативная
память (ОЗУ)
Совокупность микросхем, которые могут сохранять
информацию. Сохраняет программы и данные, которые
обрабатываются в процессе работы ПК. Разделяется на
каморки памяти (байты), которые идентифицируются по
адресу. Другое название ОЗУ - RAM (random access memory память с произвольным доступом) .
Основные характеристики ОЗУ:
 Объем – состоянием на 2002 год ПК может содержать ОЗУ
объемом от 128 Мбайт до 1Гбайт.
 Быстродействие (частота работы) – зависит от модели
присторю ОЗУ (от 66Мгц до 800Мгц).
Видеоконтроллер
(видеокарта)





Электронная плата, которая получает от
микропроцессора ПК команды на формирование
изображения и превращает их в видеосигнал.
Основные характеристики
видеоконтроллеров:
Тип процессора – видеокарта содержит
специализированный микропроцессор для
обработки графики.
Объем видеопамяти – колеблется в границах от
½ к ¼ объему ОЗУ.
Быстродействие – частота работы процессора и
видеопамяти (200/200МГц)
Жестий диск
(винчестер)
Предназначенный для продолжительного сохранения
информации, которая используется при работе с
компьютером, а именно программ и данных.
Основные характеристики жестких дисков:
 Емкость – состоянием на 2008 год жесткие диски
могут сохранять до 2000 Гбайт информации.
 Скорость обращения шпинделя – 7200 об/мин.
 Быстродействие – время доступа к информации –
7-8 мс, и скорость чтения/записи информации – 4550 Мбайт/с
Дисковод
компакт-дисков
Основные типы дисководов компакт-дисков:
 СD-ROM/RW: служат для чтения, записи и перезаписи
компакт-дисков (стандарт СD);
 DVD-ROM/RAM: служат для чтения и записи видеодисков (стандарт DVD);
 COMBO: комбинированные устройства;
 Основные характеристики дисководов:
 Скорость чтения информации. Определяется как K*V, где
К – коэффициент скорости – до 52 у современных
дисководов, V-скорость считывания информации (150
Кбайт/с для CD и 1,3Мбайт/с для DVD).
 Скорость доступа к информации - 0,4 ÷0,1с
Компакт-диск
Пластиковый диск диаметром 4,72 дюйма и толщиной 0,05
дюйма, с отверстием в центре диаметром 0,6 дюйма.
Имеет три пласта: пластиковую основу, тонкий
отлучающий металлический пласт и лаковое
покрытие
Основные виды и характеристики дисков:
 CD-ROM (Audio/R/RW) – может сохранять до 700Мбайт
информации или 80 мин. звукозаписи.
 DVD-ROM (RAM) – новый формат. Может сохранять до
4,7 Гбайт информации.
Монитор
Предназначенный для вывода на экран
алфавитно-цифровой (текстовой) и
графической информации. Подсоединяется к
видеоконтроллеру
Основные типы мониторов:
 На основе электронно-лучевой трубки
(ЕПТ);
 На основе панели редких кристаллов (РКП);
 Плазменні панели (больших диагоналей);
Характеристики мониторов




Диагональ изображения - от 14 до 21 дюйма;
Размер пикселя  наименьший элемент
изображения - расстояние между центрами
точек люминофору (вещества, которое
брезжит) одного цвета. Может быть от 0,39
до 0,21 гг.
Раздельная способность  количество
пикселей по горизонтали и вертикале, из
которых складывается изображения.
Современные мониторы поддерживают
800600, 1024768, 12801024, и 16001200;
Частота вертикальной развертки - частота
кадров – должна составлять не меньше 75 Гц;
Дополнительные устройства IBM PC
К дополнительным устройствам ПК, которые чаще
всего используются принадлежат:
 Принтеры;
 Сканеры
 Модемы;
 Средства мультимедиа;
 Сетевые адаптеры;
 Другие специализированные устройства.
Принтер
Печатающее устройство - выводит информацию
на бумагу. Современные принтеры могут
выводить текстовую, графическую (чернобелую и цветную) информацию, фотографии.
К ПК подсоединяются через параллельный
порт или порт USB.
 За способом печати принтеры разделяют на:
 Матричные;
 Струйные;
 Лазерные.
Сканер
Служит для ввода графической информации
(документы/рисунки/фото) в ПК. Типы сканеров:
 Ручные – сейчас используются редко.
 Протяженные – часто есть модулем принтера.
 Планшетные.
Основные характеристики сканеров:
 Раздельная способность (количество точек в
дюйме по горизонтали и вертикалу) - 300*600,
600*1200, 1200*2400 dpi (dot per inch);
 Глубина цвета (24, 36, 48 бит на пиксель).
Модем
Это устройство (модулятор-демодулятор) для
передачи информации на большие расстояния
с использованием выделенных или комутованых
телефонных линий.
Скорость передачи двойковой информации
измеряется числом бит за 1 с, bps (bit per
second, бит/с).
Современные модемы работают с скоростью
33,6 и 56,0 Кбит/с.
Большинство современных модемов есть
факсами-модемами.
Средства
мультимедиа

“Мультимедиа” (от лат. “Media” - “среда или носитель
информации”) - возможность работать с информацией
разного вида, прежде всего - звуковой и видеоинформацией. Для работы с звуком и изображением
создаются специальные мультимедиа-програми.
Мультимедийный компьютер дополнительно
комплектуется как минимум:
звуковой картой;
акустическими колонками;

интегрированным ТВ-тюнером.



Цель применения ТЕЛЕМЕДИЦИНСКИХ технологий получение дополнительных конкурентных
преимуществ на рынке медицинских и образовательных
услуг
Основные направления использования телемедицинских
технологии сегодня:
•
•
•
•
•
Дистанционное интерактивное телеобучение врачей
(в т.ч. последипломное образование);
Изучение новых медицинских технологий и оборудования
(«мастер-классы» ведущих хирургов и диагностов);
Дистанционные видеоконсилиумы сложных больных в
рамках
оказания
высокотехнологичной
медицинской
помощи;
Экстренные телеконсультации на базе мобильных и носимых
телемедицинских комплексов с системой поддержки решений
врача (с мест аварий, катастроф, задач санитарной авиации);
Домашняя телемедицина – дистанционный динамический
контроль за состоянием хронических больных в режиме
домашнего стационара
Начало: первые видеоконсультации и интерактивные
телелекции были проведены в 1997 г.
Сейчас в год:
 1250 видеоконсультаций
 > 3400 часов телелекций
 > 60 мастер-классов
 > 1000 часов трансляций
конференций и симпозиумов
ТМ-сеть РФ - элемент международной ТМ-сети
(с поддержкой стандартов ITU на ВКС)
Ведущие медицинские центры РФ
Телемедицинские центры в
регионах РФ
Федеральные медицинские
центры
ISDN/IP

ИНТЕРАКТИВНОЕ ТЕЛЕОБУЧЕНИЕ НА БАЗЕ ВИДЕОКОНФЕРЕНЦСВЯЗИ
“The Anatomy Lesson” by Rembrandt van Rijn (1632)
ИНТЕРАКТИВНОЕ ТЕЛЕОБУЧЕНИЕ
(многоточечная видеоконференция)
ПРЕИМУЩЕСТВА ИНТЕРАКТИВНОГО ТЕЛЕОБУЧЕНИЯ





Возможность чтения телелекций для нескольких регионов
одновременно
Интерактивность телеобучения
Возможность приглашения уникальных специалистов для чтения
отдельных лекций
Комбинация лекций и клинических дискуссий в сочетании с on-line
трансляциями операций и диагностических процедур
Обучение без значительного отрыва от работы в клинике
ПРОБЛЕМЫ ТЕЛЕОБУЧЕНИЯ





Защита интеллектуальной собственности (слайдов, текстов лекций etc.)
Большие затраты времени на подготовку электронных версий лекций
Затраты времени на предварительное тестирование уровня аудитории
и адаптацию лекций к уровню врачей региона
Проблемы установления и поддержания психологического контакта с
аудиторией, особенно при работе в режиме MP
Поездки в регион для приема экзаменов и практических занятий
ДИСТАНЦИОННЫЕ ВИДЕОКОНСИЛИУМЫ
(HD и dual video)
МОБИЛЬНЫЙ ТЕЛЕМЕДИНСКИЙ КОМПЛЕКС
В СОСТАВЕ ПКДЦ (медицинского поезда)
МОБИЛЬНЫЕ И ПЕРЕНОСНЫЕ ТЕЛЕМЕДИНСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
(возможна телеконсультация в ходе движения)
В клиниках ОАО РЖД сегодня 91 телемедицинский комплекс - (в т.ч. 58 – мобильных и
переносных)
ПЕРЕНОСНОЙ ТЕЛЕМЕДИЦИНСКИЙ КОМПЛЕКС
Состав переносного ТМК:
1. Спутниковые терминалы
с аккумуляторами
2. Система
видеоконференцсвязи
с аккумуляторами и
подсветкой
3. Шлем интерактивной
передачи видео/аудио
(полный дуплекс)
ПРОЕКТ TEMOS (телемедицинская поддержка для МКС)
Manequin
Scheme of telemedicine videoconsultation (TEMOS-project)
Russia
ISS
ISS data and
description
of problem
Mainz
(Germany)
description of
problem
IBMP
ISS data analysis;
HSS
recomendation
analysis
ISS
Recomendations
HPS
input data to HPP
and results
Recomendations
(Healts
Problems)
MCC
Description of
probelems,
data from ISS
RTA
multipoint
videoconference
(IP/ISDN)
(ISS data analysis in
MCC medical group)
Final
recomendations
Description of
probelems,
data from ISS
Recomendations
Recomendations
Healts Problems
analysis and
Recomendations
Best medical centers
of Russia
RUSSIAN
TELEMEDICINE
ASSOCIATION
Telemedical Emergency Management on Board the ISS
Special manequin was used
to test the…
Домашняя телемедицина – дистанционный мониторинг
состояния здоровья пациента с возможностью видеосвязи
Назначения врача, «напоминание»
и подтверждение их исполнения
Видеосвязь
Субъективные данные
Домашний мониторинг. На экране монитора
врача: электронная история болезни пациента,
последние данные по электрокардиографии
и видеосвязь врача с пациентом.
Регистрируемые данные
ЗАДАЧИ И ПЕРСПЕКТИВЫ:
1. Модуль трехмерного зрения –
передача стереоизображения из
Операционной/места катастрофы
2. Система автоматического анализа
и распознавания различного рода
травм и аномалий на основе двух- и
трехмерного узи-сканирования и/или
других диагностических методов.